黃妍

摘要：為解決秸稈焚燒存在的問題，根據(jù)秸稈的燃燒特性，設(shè)計一款環(huán)保型的秸稈焚燒爐。介紹多功能秸稈焚燒爐的設(shè)計思路及重要部件設(shè)計方案，為綜合利用秸稈資源提供參考。

關(guān)鍵詞：秸稈焚燒；設(shè)計；熱交換；多功能

中圖分類號：S216.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2017）03-0029-02

近年來，農(nóng)作物秸稈成為農(nóng)村面源污染的新源頭，亟需提高秸稈綜合開發(fā)利用程度。ALN-J型秸稈焚燒爐可實現(xiàn)秸稈無污染焚燒，秸稈燃燒后生成的草木灰可作為肥料還田，產(chǎn)生的熱風可烘干玉米，更利于充分合理地利用秸稈資源。

1 秸稈的組分及燃燒特性

秸稈由多種可燃質(zhì)、不可燃無機礦物質(zhì)及水分混合而成。與秸稈的組成成分相比，工業(yè)分析成分更能反映秸稈的燃料特性。

玉米秸稈組分含量和工業(yè)分析見表1。

從表1可以看出，玉米秸稈的灰分含量低，非常適合燃燒發(fā)熱；低位熱值為15 539 J/g，相當于標準煤熱值（29 300 J/g）的53%。

2 ALN-J型多功能秸稈焚燒爐設(shè)計方案

秸稈直燃技術(shù)以生物質(zhì)為燃料，燃燒設(shè)備根據(jù)生物質(zhì)的特性設(shè)計，輔助配套的生物質(zhì)儲運預(yù)處理及給料設(shè)備，實現(xiàn)大規(guī)模生物質(zhì)燃燒轉(zhuǎn)化利用，是生物質(zhì)能利用的重要方式之一。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷革新，生物質(zhì)直燃的熱能效率已達30%左右，與煤炭接近。

農(nóng)作物秸稈屬于高堿生物質(zhì)燃料，設(shè)計中應(yīng)注意以下兩點：1） 保證秸稈燃盡及低熔點灰渣排出，避免出現(xiàn)生物質(zhì)灰渣熔融及無機雜質(zhì)對爐膛、受熱面的腐蝕問題。2） 秸稈燃燒時會產(chǎn)生大量煙氣，直接排放到大氣中易造成嚴重的空氣污染，需過濾后再排放。同時，燃燒爐的密閉性要好，防止未經(jīng)處理的煙氣溢出。

3 ALN-J型多功能秸稈焚燒爐設(shè)計思路

秸稈處理量：預(yù)處理秸稈能力為0.5 t/h。

熱能的合理利用：秸稈燃燒產(chǎn)生的熱能換成熱風后用來對小型烘干倉內(nèi)的玉米棒進行烘干，效率為

8 000 kg/d（烘干倉另外方案設(shè)計）。

車載式：可移動，焚燒爐與烘干倉可隨意連接，方便在田間就地作業(yè)。

低壓電源：采用220 V民用電，可配備小型發(fā)電機或農(nóng)用車實現(xiàn)電力供給。

根據(jù)以上考慮，秸稈焚燒爐的設(shè)計如圖1所示。

工作原理為：用粉碎機將秸稈粉碎成20～50 cm的碎段，投入投料口后，被儲料箱的旋轉(zhuǎn)裝置推至活動開口處，自動落入螺旋喂料器；通過有水冷裝置保護的螺旋喂料器旋轉(zhuǎn)推送至燃燒室進行燃燒，燃燒后散落或者未燃盡的秸稈、半焦等在爐箅上或被2號鼓風機吹起，在燃燒室內(nèi)繼續(xù)燃燒；燃燒后的炭木灰逐漸堆積于燃燒室底部，通過清灰翻板清出，混入水中，進行還田處理；1號鼓風機吹入的空氣經(jīng)燃燒室的爐火加熱換熱后，溫度上升，而后進入玉米烘干倉，對玉米棒進行烘干處理；2號鼓風機吹入的空氣在幫助秸稈充分燃燒的同時，將未完全燃燒的秸稈吹起，在燃燒室內(nèi)充分燃燒。秸稈燃燒所產(chǎn)生的煙氣通過上方煙道進入布袋除塵裝置，在負壓氣流的作用下從分離器的入口進入除塵體；通過高溫濾袋后，粉塵根據(jù)脈沖除塵原理從氣流中分離出來，落入分離器下部的灰斗中，干凈氣體進入凈氣室后被排出。

3 ALN-J型多功能秸稈焚燒爐主要部件設(shè)計

3.1 燃燒室

根據(jù)熱力學原理，燃燒室應(yīng)滿足3個基本條件：一是使燃料充分燃燒，其化學能完全轉(zhuǎn)化為熱能；二是保溫，減少散熱；三是增加攔火裝置，引導煙氣走向，延長煙氣滯留時間。

受運載工具所限，在換熱風量充分滿足烘干所需熱風的前提下，燃燒室容積不宜過大。在預(yù)處理秸稈能力500 kg/h、連續(xù)進料8.5 kg/min、秸稈比重約10 kg/m3的情況下，再根據(jù)燃燒室容積應(yīng)該在燃燒介質(zhì)容積3倍以上的要求，確定燃燒室容積≥3 m3（長、寬、高根據(jù)運載工具所定），爐箅上的料層厚度不超過300 mm。

3.2 熱風系統(tǒng)

熱風系統(tǒng)主要將冷空氣吹入換熱裝置進行加熱。換熱裝置埋在爐膛的攔火裝置（爐拱）內(nèi)，其需要將熱空氣輸送到烘干倉內(nèi)，因此要有一定的風量與風壓。

干燥介質(zhì)的體積流量為：V=μmda，式中：mda為干燥物水分需要的干燥介質(zhì)的質(zhì)量流量，kg/h；μ為干燥介質(zhì)進入干燥室的濕比，m3/kg。燃燒室內(nèi)的空氣流向如圖2所示。

秸稈在燃燒的同時加熱熱風管，熱風通過軸向的熱風管吹向烘干倉，起加熱和排濕的作用。

4 結(jié)論

在性能試驗的基礎(chǔ)上，對烘干玉米倉的排濕系統(tǒng)、隔熱保溫等進行改進，增加烘干產(chǎn)量，縮短烘干時間，提高烘干品質(zhì)。試驗結(jié)果表明：玉米烘干量（玉米棒脫粒比率約為40%～70%）及秸稈處理量均達到設(shè)計要求。

多功能環(huán)保型秸稈焚燒爐既降低焚燒秸稈所造成的污染，又高效利用秸稈燃燒所產(chǎn)生的熱能和燃燒后所產(chǎn)生的炭木灰，推廣應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻

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